수소의 액화에는 예냉 에너지, 상변화 에너지, 수소 변환열 제거 등 다량의 에너지가 요구되어진다. 본 논문의 목적은 예냉공정에 필요한 에너지로 LNG냉열로 액체질소를 제조하여 사용하는 LNG냉열 간접 이용 방식과, Cold box의 단열에 냉공기를 이용하는 새로운 에너지절약 공정을 제안하여 수소액화 수율을 향상시키고자 하였다. 분석 결과를 보면, LNG냉열 간접이용 방식은 에너지 절약과 함께 액체수소 플랜트의 안전성을 제공하는 장점을 갖는다. 새로운 Cold box 단열 방식은 외벽 철판 3mm/우레탄폼 20cm/공기 5cm/우레탄폼 20cm/설비의 구조일 때 현재 펄라이트 단열에 비교하여 열유입량이 약 35%~50%가 감소하게 된다. 또한 냉공기 보다 온도가 높은 설비는 냉각의 효과를 얻게 된다. 수소액화 플랜트의 공정에 본 결과를 적용한다면 액체 수율이 50% 내외로 크게 향상되는 효과를 제공하게 된다.
본 실험은 기존의 저장방법보다 손쉽고, 경제적인 포도의 예냉처리를 통해 포도의 저장기간 증대 및 상품성에 미치는 영향을 조사하였다. 포도의 저장성에 있어서 중요한 척도로 이용될 수 있는 중량 감모율을 조사한 결과, 예냉처리구는 비예냉처리구에 비해서 중량감모율 7%에 도달하는 기간이 5일에서 10일까지 연장되어 예냉처리가 포도의 저장성을 향상시킴을 확인하였다. 또한 비정상과율도 저장 31일 경과 후 예냉처리구가 비예냉처리구에 비해 1/4 이하 수준으로 나타났으며, 총균수 및 경도의 측정에서도 예냉처리구가 비예냉처리구에 비해 좋은 결과를 가져와 상품성의 현저한 향상을 나타내었다.
수소액화 공정은 수소 예냉 에너지, 액화에너지 그리고 Ortho/Para 변환열 제거 등 다량의 에너지가 요구되어 진다. 본 논문은 기존의 수소액화 공정에 LNG냉열을 이용하여 에너지절약 효과를 얻고자 기본설계 및 열해석을 수행하였다. 액화 소요에너지에 LNG냉열을 적용하면 수소액화공정의 에너지절약효과와 함께, LNG기지의 해수에 버려지는 LNG냉열을 회수, 이용하는 일석이조의 에너지절약기술이 된다. 열해석에 의한 설계를 수행한 결과 현재의 액체질소 예냉식 수소액화 플랜트의 소요에너지에 비하여 LNG냉열을 이용할 경우 소요동력량은 75%가 절감되었다. 이는 예냉을 액체질소 대신에 냉열을 사용하기 때문이다. 또한 LNG냉열량은 수소액화량 1T/D기준할 때 15T/D 유량이 요구되었다.
Thermal analysis on a Linde-Hampson hydrogen liquefaction system using cryogenic refrigerators as precooling has been carried out. Three commercially available models of cryogenic refrigerators, such as CTI l020CP, CVI CGR009 and CVI CGR011, are considered in the performance analysis. The effect of ortho-para conversion process during hydrogen liquefaction is also studied in detail. The results obtained indicate that the optimal hydrogen mass flow rate and the optimal compressed pressure exist for the maximum hydrogen liquefaction rate. The optimal compressed pressure is increased in the range of 80 - 120 bar with an increase in the hydrogen mass flow rate. It is also found that better performance could be obtained with a cryogenic refrigerator, which produces high cooling capacity at precooling temperature in the range of 80 - 100 K.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권1호
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pp.40-45
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2011
본 연구의 목적은 팽창장치 후에 설치된 액기분리기와 예냉 열교환기를 갖는 냉동시스템의 특성을 파악하고자 하는 것이다. 냉장고의 전형적 냉매인 냉매 R134a의 팽창공정 후 액기분리기에서 분리된 찬 증기를 이용하여 예냉 열교환기에서 팽창장치에 주입되는 냉매를 과냉시킨다. 분석결과 냉동능력은 8.9% 상승하였으며, COP는 1.4% 증가하였다. 이러한 성능 향상의 이유는 냉매 모리엘선도의 포화액선과 포화기체선의 기울기가 다르기 때문이다.
This paper presents the design and experimental analysis of a cryogenic refrigeration system for -100 ℃, primarily intended for semiconductor etching process. The refrigeration system utilizes non-flammable mixed refrigerant Joule-Thomson refrigeration cycle, incorporating a precooling stage to enhance overall performance. The selected refrigerants for the system include R1234yf for the precooling stage, and Ar, R14, R23 and R218 for the main cooling stage of the Joule-Thomson refrigeration cycle. Design results according to the system constraints and experimental results are discussed, including lowest evaporation temperature, compressor isentropic efficiency and overall pressure tendencies. The achieved refrigerant fraction from optimal design is Ar: R14: R23: R218 = 0.15: 0.4: 0.15: 0.3, indicating COP of 0.1118 at the isentropic compressor efficiency of 50%. The experimental result shows the developed system reaches steady state in approximately 3 hours.
As hydrogen utilization becomes more active recently, a large amount of hydrogen should be supplied safely. Among the three supply methods, liquefied hydrogen, which is an optimal method of storage and transportation convenience and high safety, has a low temperature of -253℃, which is complicated by the liquefaction process and consumes a lot of electricity, resulting in high operating costs. In order to reduce the electrical energy required for liquefaction and to raise the efficiency, hydrogen is cooled by using a mixed refrigerant in a precooling step. The electricity required for the precooling process of the mixed refrigerant can be reduced by using the cold energy of LNG. Actually, LNG cold energy is used in refrigeration warehouse and air liquefaction separation process, and a lot of power reduction is achieved. The purpose of this study is to replace the electric power by using LNG cold energy instead of the electric air-cooler to lower the temperature of the hydrogen and refrigerant that are increased due to the compression in the hydrogen liquefaction process. The required energy was obtained by simulating mixed refrigerant (MR) hydrogen liquefaction system with LNG cold heat and electric system. In addition, the power replacement rate of the electric process were obtained with the pressure, the temperature of LNG, the rate of latent heat utilization, and the hydrogen liquefaction capacity, Therefore, optimization of the hydrogen liquefaction system using LNG cold energy was carried out.
본 연구는 아스파라거스의 모의 수출 온도 조건에서 예냉 처리 및 MA 포장이 생체중 감소 및 색 변화와 같은 품질 변화에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 예냉 처리는 공랭식, 수랭식, 그리고 대조구인 예냉 무처리를 두었다. MA 포장은 산소투과도가 $10,000cc{\cdot}m^{-2}{\cdot}day^{-1}{\cdot}atm^{-1}$ OTR 필름을 사용하였고 유공 필름(관행 처리)으로 포장한 대조구를 두었다. 모든 처리는 양구에서 일본의 시모노세키까지 수출 시 모의 유통 온도 조건을 적용하여 $8^{\circ}C$에서 20시간 처리 후 저장 종료일까지 $4^{\circ}C$로 두었다. 아스파라거스의 예냉은 수랭식에서 빠르게 진행되었는데, 반 냉각 시간은 공랭식에서 12분, 수랭식에서 15초였다. 예냉 처리 후 호흡률과 에틸렌 발생률은 수랭식에서 가장 낮았다. 저장 중 생체중 감소율은 관행 저장 예냉 무처리에서 약 11%로 가장 높았고, MA 포장에서는 모든 처리가 0.5% 미만이었다. 포장 내 이산화탄소와 산소 농도는 공랭식과 수랭식에서 아스파라거스의 적정 CA/MA 조건을 유지하였다. 필름 포장 내 에틸렌 농도는 예냉 처리에서 낮았다. 줄기의 경도는 MA 포장의 수랭식에서 가장 낮았다. 외관상 품질, 이취, 그리고 hue angle 값은 MA 포장의 수랭식에서 가장 우수하였다. 본 연구의 결과, 수랭식 및 MA 포장의 복합 처리는 수출 유통 과정에서 품질 유지에 효과가 있을 것으로 기대된다.
양송이버섯의 유통 시 문제점 및 포장실태를 파악하기 위하여 2011년 5월~9월에 양송이농가, 백화점, 대형할인마트 및 슈퍼마켓 등을 직접 방문하여 유통 중 포장실태를 조사하였다. 양송이버섯 농가에서는 수확 당일 약 2 kg씩 EPS 및 골판지 상자를 이용하여 유통하였으며 백화점, 대형할인마트 및 슈퍼마켓에서는 필름 및 용기를 사용하여 자체 소포장을 하여 슈퍼마켓을 제외한 곳에서 모두 상온에서 판매되고 있었다. 이러한 실태조사 내용을 참고하여 양송이버섯의 예냉실험을 실시한 결과 예냉처리 하지 않은 경우보다 예냉처리를 한 양송이버섯의 중량감소율 및 색도의 변화가 적었으나 예냉처리에 따른 경도의 차이는 크게 없었다. 예냉처리에 대하여 포장과 예냉의 순서를 달리한 경우 선 포장, 후 예냉처리를 한 양송이버섯에서 품질변화가 더욱 적어 효과적이었으며 앞으로 양송이버섯의 장기선도유지를 위하여 새로운 소포장기술 등의 연구가 추가로 진행될 필요가 있다고 사료된다.
FPSO (Floating Production Strorage and Offloading) method for LNG industry is efficient and facile compared to onshore NG (Natural Gas) treatment facility. Five simple natural gas liquefaction cycles for FPSO are presented and simulated in this paper. SMR (Single Mixed Refrigerant) cycle, SNE (Single Nitrogen Expander) cycle, DNE (Double Nitrogen Expander) cycle, PNE (Precooled Nitrogen Expander) cycle, and PDNE (Precooled Double Nitrogen Expander) cycle are compared. Simple analysis results in this paper show that precooling process and adding an expander in the liquefaction cycle is an effective way to increase liquefaction efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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